结构生物学解析大佬颜宁：电压门控钙通道的结构研究接连不断
2017年5月7日从清华大学证实，颜宁已接受美国普林斯顿大学邀请，受聘该校分子生物学系雪莉·蒂尔曼终身讲席教授的职位。2019年4月30日，当选美国国家科学院外籍院士。
下面就来看下颜宁在电压门控钙通道的结构研究吧！
冷冻电镜（Cryo-electron microscopy, Cryo-EM）技术的核心是将含水生物样品（如蛋白质、病毒、细胞器、细胞）快速冷冻（冷却速率>10000度/秒），使之固定在一层玻璃态的冰中，理想厚度为刚好覆盖生物样品。冷冻电镜结构解析的分辨率已从纳米尺度进入埃（angstrom）尺度，让很多之前未知的结构细节信息被揭晓。
近年来，研究人员通过冷冻电镜技术解析哺乳动物电压门控钙通道（voltage-gated calcium (Cav) channels, VGCC）结构的研究相继涌现。其中，结构生物学家颜宁在此方面的突破可谓是接连不断。
2019年11月25日，颜宁课题组在《自然》（Nature）杂志上解析了人源Cav3家族Cav3.1高分辨率的载脂蛋白apo及Cav3.1与拮抗剂结合的复合物的冷冻电镜结构，其分辨率分别为3.3 Å和3.1 Å。在电压门控钙通道的10个亚型中，Cav3.1-3.3构成T型或低电压激活的亚家族，其异常活动与癫痫、精神疾病和疼痛有关。这些结构的解析为探索不同Cav通道亚家族之间的通道特性提供了理论基础。
2015年，颜宁课题组在《科学》（Science）杂志上用单粒子冷冻电镜测定了兔源Cav1.1复合物的结构。CaV1.1复合物由离子通道亚基α1和辅助亚基α2δ、β和γ组成。α1亚基的4个同源重复序列在细胞外呈顺时针方向排列。γ亚基的结构类似于紧密连接蛋白Claudins，与电压传感域（VSD）重复序列IV相互作用，而位于胞浆的β亚基处于α1的VSD（II）周边。α2亚基通过其VWA和Cache1结构域与VSD重复序列I至III的胞外环相互作用。该项研究为理解Cav通道的功能及致病机制提供了研究基础。
2016年，颜宁课题组在《自然》（Nature）杂志上发表了兔源Cav1.1复合物在3.6 Å分辨率下的冷冻电镜结构，为理解Cav通道功能和诱病机制提供了一个可供参考的三维空间模型。
2019年5月30日，颜宁课题组在《细胞》（Cell）杂志报道了兔源Cav1.1与拮抗剂硝苯地平（nifedipine）、地尔硫卓（diltiazem）和维拉帕米（verapamil）复合物的冷冻电镜结构，其分辨率分别为2.9 Å、3.0 Å和2.7 Å；Cav1.1与二氢吡啶（DHP）激动剂Bay K 8644复合物的冷冻电子显微镜结构，其分辨率为2.8 Å。这些结构的解析阐明了不同Cav通道配体在哺乳动物细胞内的作用方式，为开发针对电压门控离子通道功能异常或紊乱的靶向药物提供一定的理论和指导意义。
2019年7月5日，颜宁课题组在《自然》（Nature）杂志上报道了心脏钙离子释放通道RyR2的8个冷冻电镜结构，揭示了不同形式下钙调素CaM与其结合的分子特征，并提出了CaM对RyR2通道调控的想法：RyR2是心肌兴奋与收缩耦合的重要通道，而CaM以钙依赖的方式调节RyR2。Apo-CaM和Ca2+-CaM结合于柄部、螺旋和中央区域形成的狭长裂隙中的不同但有重叠的部位。RyR2上CaM结合位点的改变是由Ca2+结合CaM而非RyR2控制的。Ca2+-CaM诱导PCB95和Ca2+激活通道的旋转和中心区内位移，导致PCB95和Ca2+激活通道的孔道封闭。相比之下，Ca2+-CaM的存在使ATP、咖啡因和Ca2+激活通道的孔道保持开放，这表明Ca2+-CaM是RyR2门控的众多竞争调节剂之一。